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绪论1

0.1 矿产资源、采矿及其在社会经济发展中的地位1

0.1.1 矿产资源与采矿1

0.1.2 采矿在社会经济发展中的地位3

0.2 采矿技术的发展6

0.2.1 古、近代采矿技术发展简述6

0.2.2 现代采矿技术发展概述6

0.2.3 自动化与计算机技术的应用12

0.3 采矿学的研究内容13

第1篇 采矿基础知识15

1 品位与储量计算15

1.1 探矿数据及其预处理16

1.1.1 探矿钻孔及其取样数据16

1.1.2 样品组合处理18

1.1.3 极值样品处理19

1.2 矿床品位的统计学分析20

1.2.1 取样品位的统计分布规律20

1.2.2 正态分布21

1.2.3 对数正态分布23

1.3 边界品位与矿量25

1.4 合理边界品位的确定26

1.4.1 盈亏平衡品位计算27

1.4.2 最大现值法（Lane法）确定边界品位29

1.4.3 动态规划法确定边界品位37

1.5 矿体圈定与储量计算41

1.5.1 矿体圈定41

1.5.2 矿量计算41

1.5.3 矿体平均品位计算42

1.6 矿石损失贫化指标及其计算43

1.6.1 矿石损失与贫化概念43

1.6.2 矿石损失的原因44

1.6.3 矿石损失贫化指标计算44

2 矿床数值模型53

2.1 矿床模型概述53

2.2 地质统计学概论54

2.2.1 基本概念与函数54

2.2.2 实验半变异函数及其计算56

2.2.3 半变异函数的数学模型60

2.2.4 半变异函数的拟合62

2.2.5 各向异性63

2.2.6 半变异函数平均值的计算64

2.2.7 克里金法65

2.2.8 影响范围70

2.2.9 克里金法建立品位模型的一般步骤70

2.3 距离反比法71

2.4 价值模型72

2.5 标高模型74

2.6 定性模型77

3 岩石的力学性质与分级79

3.1 岩石的力学性质79

3.1.1 强度79

3.1.2 弹性、塑性和脆性79

3.1.3 硬度与磨蚀性80

3.2 岩石的分级80

3.2.1 岩石的坚固性分级80

3.2.2 岩石的可钻性分级81

3.2.3 岩体稳定性分级82

4 爆破基础知识83

4.1 爆炸现象与爆炸类型83

4.1.1 爆炸现象与黑火药83

4.1.2 爆炸类型83

4.2 炸药爆炸84

4.2.1 炸药爆炸的基本条件84

4.2.2 炸药的化学变化形式85

4.3 炸药的分类86

4.3.1 按炸药的构成分类86

4.3.2 按炸药的用途分类86

4.3.3 其他分类87

4.4 炸药的起爆与敏感度87

4.4.1 炸药的起爆能87

4.4.2 炸药的敏感度及其测定88

4.4.3 影响炸药敏感度的因素90

4.5 炸药的氧平衡与爆炸有害产物91

4.6 炸药爆轰概述92

4.6.1 冲击波92

4.6.2 爆轰波93

4.6.3 影响炸药爆轰的因素94

4.7 炸药的爆炸性能97

4.7.1 爆速97

4.7.2 爆热99

4.7.3 爆容100

4.7.4 爆压101

4.7.5 爆炸功101

4.7.6 猛度102

4.7.7 爆力103

4.7.8 爆破漏斗104

4.8 常用单质炸药105

4.8.1 起爆药105

4.8.2 单质猛炸药106

4.8.3 单质弱性炸药——硝酸铵108

4.9 工业炸药110

4.9.1 黑火药110

4.9.2 铵梯类炸药111

4.9.3 铵油炸药112

4.9.4 铵松蜡和铵沥蜡炸药113

4.9.5 硝化甘油炸药113

4.9.6 浆状炸药和水胶炸药114

4.9.7 乳化炸药115

4.10 工业炸药起爆技术116

4.10.1 火雷管起爆法117

4.10.2 导爆索起爆法118

4.10.3 非电塑料导爆管起爆法121

4.10.4 电雷管起爆法123

5 技术经济基础129

5.1 利息与利率129

5.2 资金的时间价值及其计算130

5.2.1 单笔资金的现值与终值130

5.2.2 年金与终值和现值131

5.2.3 现金流量图132

5.3 等价性133

5.4 投资项目经济评价方法133

5.4.1 静态评价法134

5.4.2 动态评价法135

5.5 投资风险分析138

第2篇 地下开采143

6 地下开采基本概念143

6.1 地下开采一般结构143

6.2 矿床分类144

6.2.1 按矿体形状分类144

6.2.2 按矿体倾角分类144

6.2.3 按矿体厚度分类145

6.3 地下开采一般步骤145

6.4 采矿方法分类146

7 矿床开拓148

7.1 矿床开拓方法148

7.1.1 开拓巷道148

7.1.2 开拓方法分类及选择依据148

7.1.3 平硐开拓法149

7.1.4 竖井开拓法150

7.1.5 斜井开拓法153

7.1.6 斜坡道开拓法155

7.1.7 联合开拓法157

7.1.8 主要开拓方法比较160

7.2 主副井布置方式161

7.2.1 中央并列式161

7.2.2 中央对角式162

7.2.3 侧翼对角式163

7.2.4 中央式与对角式的对比163

7.3 主要开拓巷道位置的选择163

7.3.1 影响主要开拓巷道位置选择的主要因素163

7.3.2 根据最小运输功确定主要开拓巷道的位置164

7.3.3 根据不受陷落破坏确定主要开拓巷道的位置167

7.4 井底车场170

7.4.1 竖井井底车场170

7.4.2 斜井井底车场174

7.5 阶段运输巷道177

7.5.1 主运输阶段和副阶段177

7.5.2 影响阶段运输巷道布置的因素177

7.5.3 阶段运输巷道的布置形式178

7.6 溜井180

7.6.1 溜井位置的选择180

7.6.2 溜井放矿能力180

7.6.3 溜井的形式181

7.6.4 溜井的结构参数181

7.7 地下破碎设施及粉矿回收183

7.7.1 地下破碎的优缺点及适用条件183

7.7.2 地下破碎站的布置形式184

7.7.3 粉矿回收185

7.8 矿床开拓方案选择186

7.8.1 选择开拓方案的基本要求和影响因素186

7.8.2 选择开拓方案的方法和步骤187

8 矿山总平面布置189

8.1 矿山总平面布置的设计内容189

8.2 工业场地的选择及其平面布置189

8.2.1 影响工业场地选择的因素189

8.2.2 工业场地平面布置的基本原则190

8.2.3 采矿工业场地主要设施布置191

8.2.4 炸药总库位置的选择192

8.3 生活区位置的选择194

8.4 地面运输方式的选择194

8.4.1 内部运输方式的选择194

8.4.2 外部运输方式的选择195

9 井巷设计概论196

9.1 竖井井筒类型与装备196

9.1.1 井筒类型196

9.1.2 井筒内装备196

9.2 竖井断面布置形式200

9.3 竖井断面尺寸202

9.3.1 净断面尺寸202

9.3.2 井壁厚度204

9.3.3 井壁壁座尺寸206

9.4 巷道断面基本形状与坡度206

9.5 巷道断面尺寸计算207

9.5.1 巷道净宽度207

9.5.2 巷道净高度209

9.5.3 水沟断面尺寸212

9.6 巷道主要支护形式及主要参数213

9.6.1 整体混凝土支护213

9.6.2 锚杆支护214

9.6.3 棚式支护217

9.6.4 喷射混凝土支护218

10 崩落采矿法220

10.1 覆岩下放矿的基本规律220

10.1.1 基本概念220

10.1.2 单孔放矿时崩落矿岩移动规律221

10.1.3 多漏孔放矿时崩落矿岩移动规律223

10.1.4 受边界条件影响的崩落矿岩移动方程226

10.1.5 矿石损失贫化的控制方法231

10.2 单层崩落法234

10.2.1 长壁式崩落法234

10.2.2 短壁式崩落法240

10.2.3 进路式崩落法240

10.2.4 单层崩落法评价240

10.3 有底柱分段崩落法242

10.3.1 矿块结构参数243

10.3.2 采准工作243

10.3.3 切割工作243

10.3.4 回采工作244

10.3.5 放矿管理246

10.3.6 评价247

10.4 无底柱分段崩落法249

10.4.1 矿块布置及结构参数249

10.4.2 采准切割布置250

10.4.3 切割工作254

10.4.4 回采工作255

10.4.5 回采顺序259

10.4.6 覆盖岩层的形成260

10.4.7 评价262

10.5 阶段崩落法263

10.5.1 阶段强制崩落法263

10.5.2 阶段自然崩落法266

10.6 崩落法的地压显现规律270

10.6.1 单层崩落法地压控制270

10.6.2 有底柱崩落法地压控制271

10.6.3 无底柱分段崩落法地压控制274

11 空场采矿法277

11.1 概述277

11.2 全面采矿法277

11.2.1 结构和参数277

11.2.2 采准与切割工作278

11.2.3 回采工作279

11.2.4 评价279

11.3 房柱采矿法279

11.3.1 结构和参数280

11.3.2 采准与切割工作280

11.3.3 回采工作281

11.3.4 评价282

11.4 留矿采矿法282

11.4.1 结构和参数283

11.4.2 采准工作283

11.4.3 切割工作284

11.4.4 回采工作285

11.4.5 评价289

11.5 分段矿房法290

11.5.1 结构和参数291

11.5.2 采准与切割工作291

11.5.3 回采工作291

11.5.4 评价292

11.6 阶段矿房法292

11.6.1 分段凿岩阶段矿房法292

11.6.2 垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法295

11.6.3 阶段矿房法评价303

11.7 矿柱回采和采空区处理304

11.7.1 矿柱回采304

11.7.2 采空区处理305

11.8 小结306

12 充填采矿法308

12.1 单层充填采矿法308

12.1.1 结构和参数309

12.1.2 采准与切割309

12.1.3 回采工作309

12.1.4 评价309

12.2 上向分层充填采矿法309

12.2.1 上向水平分层充填采矿法典型方案310

12.2.2 机械化上向水平分层充填法312

12.2.3 上向倾斜分层充填采矿法314

12.2.4 评价315

12.3 下向分层充填采矿法316

12.3.1 水力充填下向分层充填法316

12.3.2 胶结充填下向分层充填法318

12.3.3 评价320

12.4 进路充填采矿法320

12.4.1 工艺技术特点320

12.4.2 上向进路充填法321

12.4.3 下向进路充填法322

12.5 分采充填采矿法325

12.6 空场嗣后充填法327

12.6.1 工艺技术特点327

12.6.2 冬瓜山铜矿大直径深孔空场嗣后充填法328

12.6.3 评价330

12.7 矿柱回采330

12.7.1 胶结充填矿房的间柱回采330

12.7.2 松散充填矿房的间柱回采332

12.7.3 顶底柱回采332

第3篇 露天开采335

13 露天开采基本概念335

13.1 台阶要素337

13.1.1 基本概念337

13.1.2 台阶高度337

13.1.3 台阶坡面角338

13.1.4 工作平盘与安全平台339

13.2 帮坡与帮坡角340

13.2.1 工作帮及其帮坡角340

13.2.2 非工作帮及其帮坡角341

13.2.3 运输坡道及其对最终帮坡角的影响341

13.3 露天开采一般过程342

14 最终开采境界344

14.1 概述344

14.2 最终境界设计的传统方法345

14.2.1 基本原理345

14.2.2 线段比法和面积比法确定最终开采境界347

14.2.3 基于品位—经济合理剥采比关系设计最终境界350

14.2.4 特例354

14.3 最终境界优化的浮锥法354

14.3.1 浮锥法一般算法354

14.3.2 锥壳模板356

14.4 最终境界优化的LG图论法357

14.4.1 基本概念357

14.4.2 树的正则化359

14.4.3 境界优化定理及算法359

14.5 最终境界优化的锥体排除法361

14.5.1 最大境界的圈定——几何定界362

14.5.2 锥体排除算法363

14.5.3 应用实例366

15 露天开采程序373

15.1 掘沟373

15.1.1 深凹露天矿掘沟373

15.1.2 山坡露天矿掘沟375

15.2 台阶的推进方式376

15.2.1 采掘方式及工作平盘参数377

15.2.2 工作线布置方式382

15.3 采场布线方式383

15.3.1 螺旋与迂回式布线383

15.3.2 固定与移动式布线384

15.4 生产剥采比385

15.4.1 生产剥采比概念385

15.4.2 生产剥采比与工作帮坡角386

15.4.3 生产剥采比均衡387

15.5 分期开采388

16 露天矿生产计划391

16.1 露天矿生产能力391

16.1.1 根据储量估算生产能力391

16.1.2 根据开采技术条件验证生产能力391

16.1.3 市场与经济效益对生产能力的影响393

16.2 全境界开采的采掘进度计划编制395

16.2.1 采掘进度计划的编制目标与分类395

16.2.2 编制长远采掘进度计划的一般方法395

16.3 分期开采的采掘进度计划编制398

16.4 全境界开采的采剥计划与生产能力同时优化401

16.4.1 优化定理401

16.4.2 地质最优开采体序列的产生402

16.4.3 采剥计划优化模型——地质最优开采体的动态排序404

16.4.4 应用实例407

16.5 分期境界优化410

16.5.1 优化定理410

16.5.2 地质最优境界序列的产生411

16.5.3 动态规划模型411

16.5.4 应用实例414

17 露天矿床开拓417

17.1 公路运输开拓417

17.2 铁路运输开拓418

17.3 铁路-公路联合开拓419

17.4 胶带运输开拓419

17.5 箕斗运输开拓422

17.6 平硐溜井开拓423

18 穿孔与爆破作业425

18.1 穿孔方法与穿孔设备概述425

18.2 牙轮钻机425

18.2.1 工作原理426

18.2.2 钻具构成427

18.2.3 主要工作参数428

18.2.4 生产能力429

18.2.5 钻机需求数量430

18.2.6 提高牙轮钻机穿孔效率的途径431

18.3 潜孔钻机431

18.3.1 分类与适用范围431

18.3.2 主要工作参数432

18.3.3 生产能力及需求数量433

18.4 爆破作业基本要求435

18.5 基建剥离硐室大爆破435

18.5.1 硐室大爆破的分类与要求435

18.5.2 爆破参数436

18.6 生产台阶正常采掘爆破438

18.6.1 爆破方法439

18.6.2 爆破参数与结构439

18.6.3 起爆方案与起爆网路443

18.7 靠帮并段台阶的控制爆破446

18.7.1 预裂爆破446

18.7.2 缓冲爆破447

18.7.3 光面爆破448

19 采装与运输作业449

19.1 采装作业与设备449

19.1.1 采装设备发展概况449

19.1.2 挖掘机种类与单斗挖掘机技术参数450

19.1.3 单斗挖掘机基本结构452

19.2 挖掘机生产能力453

19.2.1 技术生产能力453

19.2.2 实际生产能力453

19.2.3 提高挖掘机生产能力的途径454

19.3 运输作业与运输方式455

19.4 矿用汽车性能指标456

19.5 汽车运输能力与需求量457

19.5.1 运输能力457

19.5.2 需求量458

19.5.3 道路通过能力458

19.6 采运设备配比459

19.6.1 挖掘机选型459

19.6.2 汽车选型459

19.6.3 采运设备的合理配比460

19.7 自动化调度系统462

19.7.1 调度系统发展概述462

19.7.2 系统组成462

19.7.3 系统工作方式464

19.7.4 系统主要功能465

19.7.5 系统关键技术466

19.7.6 应用实效467

20 排土作业468

20.1 排土场选址468

20.2 排土场要素469

20.2.1 阶段要素469

20.2.2 排土场容积469

20.3 排土工艺类型470

20.4 公路运输排土470

20.5 铁路运输排土470

20.5.1 挖掘机排土470

20.5.2 排土犁排土471

20.5.3 推土机排土472

20.5.4 前装机排土472

20.6 胶带运输排土472

20.7 排土场危害防治473

第4篇 矿山生态经济与复垦475

21 矿山土地复垦475

21.1 采矿对土地和生态环境的冲击476

21.1.1 对土地的破坏476

21.1.2 对生态环境的冲击477

21.1.3 引发地质灾害479

21.2 矿山土地复垦的一般要求479

21.3 矿山土地复垦一般工程与技术480

21.3.1 表土剥离与储存480

21.3.2 露天采场复垦480

21.3.3 排土场复垦481

21.3.4 尾矿库复垦482

21.3.5 沉陷区复垦483

21.3.6 其他破坏单元的复垦484

21.4 矿山酸性废水与土壤重金属污染治理484

21.4.1 矿山酸性废水治理484

21.4.2 土壤重金属污染治理485

21.5 植物种类选择486

21.6 土地复垦的适宜性评价486

21.6.1 评价原则486

21.6.2 评价单元划分487

21.6.3 适宜性评价的分类系统487

21.6.4 评价方法与步骤487

21.7 土地复垦方案的编制490

22 矿山生产的生态压力492

22.1 生态足迹基本概念492

22.2 生态生产性土地分类493

22.3 等量因子与产量系数494

22.3.1 等量因子494

22.3.2 产量系数495

22.4 综合法计算模型495

22.5 成分法计算模型497

22.5.1 生物质消费的生态足迹497

22.5.2 能源消耗的生态足迹497

22.5.3 固态垃圾排放的生态足迹498

22.5.4 大气污染物排放的生态足迹499

22.5.5 建用地的生态足迹500

22.6 生态承载力500

22.7 生态赤字与生态效率500

22.8 矿山生产的生态足迹501

22.8.1 土地直接占用足迹501

22.8.2 能耗足迹502

22.8.3 污染足迹502

22.8.4 携带足迹502

22.8.5 几点说明502

23 矿山生产的生态成本504

23.1 矿山生态成本的构成504

23.2 复垦成本505

23.3 环境治理成本505

23.4 征地成本505

23.5 外生生态价值损失506

23.5.1 林地的外生生态价值506

23.5.2 草地的外生生态价值512

23.5.3 农耕地的外生生态价值516

23.6 固碳地生态成本517

23.7 生态成本的综合517

参考文献519